รอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อและการเลี้ยงโดยเส้นประสาทสั่งการ

รอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อเป็นไซแนปส์เคมีที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งปลายประสาทของเซลล์ประสาทสั่งการมาบรรจบกับใยกล้ามเนื้อโครงร่าง ส่วนเชื่อมต่อที่มีรอยพับสูงและอุดมไปด้วยตัวรับอะเซทิลโคลีนนี้จะเปลี่ยนกระแสประสาทให้เป็นศักย์กิจกรรมของกล้ามเนื้อ และการจัดระเบียบของเซลล์ประสาทสั่งการและใยกล้ามเนื้อของพวกมันให้เป็นหน่วยสั่งการ เป็นพื้นฐานโครงสร้างที่แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวโดยสมัครใจถูกควบคุมระดับได้อย่างไร

Definition

รอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อ (แผ่นปลายประสาทสั่งการ) คือไซแนปส์เคมีระหว่างปลายแอกซอนของเซลล์ประสาทสั่งการและใยกล้ามเนื้อโครงร่าง ประกอบด้วยปลายประสาทส่วนก่อนไซแนปส์ที่ปล่อยอะเซทิลโคลีน, ช่องว่างไซแนปส์ที่มีเบซัลลามินาที่เฉพาะเจาะจง, และเยื่อหุ้มเซลล์ส่วนหลังไซแนปส์ที่พับเป็นรอยพับส่วนรอยต่อซึ่งมีตัวรับอะเซทิลโคลีนหนาแน่น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมเนื้อเยื่อวิทยาของรอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อ — ปลายประสาทสั่งการส่วนก่อนไซแนปส์, ช่องว่างไซแนปส์ที่มีเบซัลลามินา, และรอยพับส่วนหลังไซแนปส์ที่มีตัวรับอะเซทิลโคลีน — พร้อมกับแนวคิดของหน่วยสั่งการ โดยจะอธิบายโครงสร้างและเค้าโครงกว้างๆ ของการส่งสัญญาณ; แต่ไม่ได้ให้การจัดการทางคลินิกของความผิดปกติของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ

Core questions

• องค์ประกอบก่อนและหลังไซแนปส์ของรอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อมีอะไรบ้าง?
• เหตุใดเยื่อหุ้มเซลล์หลังไซแนปส์จึงพับเป็นรอยพับส่วนรอยต่อ?
• รอยต่อนี้เปลี่ยนสัญญาณประสาทเป็นการหดตัวของกล้ามเนื้อได้อย่างไร?
• หน่วยสั่งการคืออะไร และจัดระเบียบการเลี้ยงโดยเส้นประสาทสั่งการอย่างไร?

Key concepts

• แผ่นปลายประสาทสั่งการ
• ปลายประสาทสั่งการส่วนก่อนไซแนปส์และถุงไซแนปส์
• อะเซทิลโคลีนในฐานะสารสื่อประสาท
• ช่องว่างไซแนปส์และเบซัลลามินาของไซแนปส์
• รอยพับส่วนรอยต่อ (หลังไซแนปส์)
• ตัวรับอะเซทิลโคลีน (ชนิดนิโคตินิก)
• อะเซทิลโคลีนเอสเทอเรส
• หน่วยสั่งการ
• เซลล์ชวานน์ส่วนปลาย

Mechanisms

เมื่อแอกซอนของเซลล์ประสาทสั่งการไปถึงใยกล้ามเนื้อโครงร่าง มันจะสูญเสียปลอกไมอีลินและขยายออกเป็นปลายประสาทส่วนก่อนไซแนปส์ที่เต็มไปด้วยถุงไซแนปส์บรรจุอะเซทิลโคลีน ซึ่งถูกหุ้มด้วยเซลล์ชวานน์ส่วนปลาย ปลายประสาทนี้จะอยู่ในรอยบุ๋มบนพื้นผิวของใยกล้ามเนื้อ โดยแยกจากกันด้วยช่องว่างไซแนปส์ที่มีเบซัลลามินาที่เฉพาะเจาะจง (ซึ่งมีอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรส) ซาร์โคเลมมาส่วนหลังไซแนปส์จะพับเป็นรอยพับส่วนรอยต่อที่ลึก ซึ่งส่วนยอดของรอยพับจะอัดแน่นไปด้วยตัวรับอะเซทิลโคลีนชนิดนิโคตินิก (Slater, 2017) ศักย์กิจกรรมที่มาถึงจะกระตุ้นการหลอมรวมของถุงไซแนปส์ที่ขึ้นกับแคลเซียมและการปล่อยอะเซทิลโคลีน; สารสื่อประสาทจะจับกับตัวรับส่วนหลังไซแนปส์, ทำให้บริเวณแผ่นปลายประสาทสั่งการเกิดการลดขั้ว, และเริ่มต้นศักย์กิจกรรมของกล้ามเนื้อที่แพร่กระจายไปตามใยกล้ามเนื้อ, ในขณะที่อะเซทิลโคลีนเอสเทอเรสจะยุติสัญญาณอย่างรวดเร็ว เซลล์ประสาทสั่งการหนึ่งเซลล์พร้อมกับใยกล้ามเนื้อทั้งหมดที่มันไปเลี้ยงจะรวมกันเป็นหน่วยสั่งการ ซึ่งเป็นองค์ประกอบเชิงหน้าที่ของการควบคุมการเคลื่อนไหว การจัดเรียงตัวที่แม่นยำและการจัดระเบียบโมเลกุลของเส้นประสาทและกล้ามเนื้อเกิดขึ้นระหว่างการพัฒนาผ่านการส่งสัญญาณแบบสองทางระหว่างเซลล์ทั้งสอง (Sanes & Lichtman, 1999)

Clinical relevance

โครงสร้างปกติของรอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการทำความเข้าใจความผิดปกติของการส่งสัญญาณ — ตัวอย่างเช่น ภาวะที่ส่งผลต่อตัวรับอะเซทิลโคลีนหรือการหลั่ง — และการทำงานของสารที่ยับยั้งการส่งสัญญาณ ข้อมูลนี้อธิบายโครงสร้างและกลไกทั่วไปเพื่อการศึกษาและไม่ได้เป็นพื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

ข้อมูลนี้อ้างอิงจากการทบทวนการพัฒนาและโครงสร้างของรอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อ (Sanes & Lichtman, 1999; Slater, 2017) และจากตำราเนื้อเยื่อวิทยามาตรฐาน (Mescher, 2018) ไม่มีแนวทางปฏิบัติทางคลินิกที่ควบคุมเนื้อหาเชิงพรรณนานี้

History

แผ่นปลายประสาทสั่งการได้รับการอธิบายทางเนื้อเยื่อวิทยาในศตวรรษที่สิบเก้า และลักษณะทางเคมีของการส่งสัญญาณได้รับการยืนยันในช่วงต้นถึงกลางศตวรรษที่ยี่สิบ โดยมีการระบุการหลั่งอะเซทิลโคลีนแบบควอนตัมโดย Bernard Katz และคณะ งานวิจัยต่อมาได้ทำแผนที่การจัดระเบียบโมเลกุลของอุปกรณ์หลังไซแนปส์และการส่งสัญญาณการพัฒนาที่จัดเรียงปลายประสาทให้เข้ากับรอยพับที่อุดมด้วยตัวรับ (Sanes & Lichtman, 1999; Slater, 2017)

Key figures

• Joshua R. Sanes
• Jeff W. Lichtman
• Bernard Katz

Seminal works

• sanes-lichtman-1999
• slater-2017

Frequently asked questions

สารสื่อประสาทชนิดใดที่ใช้ที่รอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อ?

อะเซทิลโคลีน ปลายประสาทสั่งการจะปล่อยสารนี้เข้าสู่ช่องว่างไซแนปส์ ซึ่งจะจับกับตัวรับอะเซทิลโคลีนชนิดนิโคตินิกบนเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อเพื่อกระตุ้นศักย์กิจกรรมของกล้ามเนื้อ

หน่วยสั่งการคืออะไร?

หน่วยสั่งการคือเซลล์ประสาทสั่งการหนึ่งเซลล์พร้อมกับใยกล้ามเนื้อทั้งหมดที่มันไปเลี้ยง; เป็นองค์ประกอบเชิงหน้าที่ที่เล็กที่สุดที่ถูกกระตุ้นระหว่างการหดตัว และขนาดของหน่วยสั่งการมีอิทธิพลต่อความละเอียดที่แรงของกล้ามเนื้อสามารถถูกควบคุมระดับได้